CN112218277A - 在线巡检系统及基于蓝牙传输的在线巡检方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线巡检系统及基于蓝牙传输的在线巡检方法，在线巡检系统包括信息化矿灯和移动终端，信息化矿灯包括定位组件和蓝牙组件，信息化矿灯通过蓝牙组件建立与移动终端之间的蓝牙通信连接，以便定位组件根据蓝牙通信连接与移动终端进行数据交互。该在线巡检系统一方面实现了人机交互，为井下人员所在位置提供数据支持，另一方面使得信息化矿灯具有移动基站模式。该在线巡检系统具有成本低、功耗小、扩展性好、对信息化矿灯原有功能和性能不造成影响和使用方便等优点。

Description

在线巡检系统及基于蓝牙传输的在线巡检方法

技术领域

本发明属于信息化矿灯技术领域，具体涉及一种在线巡检系统及基于蓝牙传输的在线巡检方法。

背景技术

目前矿用人员定位技术正由区域定位向应用最广泛的UWB精确定位过渡，其中以具有UWB定位组件的本安型信息化矿灯使用最为广泛，信息矿灯作为定位系统下的人员位置数据的最好载体，其以标签模式工作在定位基站下，实现人员定位，唯一性检测，双向报警等定位卡类功能。随着煤矿陆续更新UWB精确定位系统后，UWB精确定位覆盖范围大，单基站覆盖半径在500米以上，信息化矿灯使用者对自身位置却是不可知的，随着矿井定位技术的发展对位置服务的需求，同时，矿灯定位组件内部功能模块较多，对于矿灯使用者和管理者来说，难以辩别矿灯是否故障。

专利申请号：201820698839.0，专利名称：一种矿用本安型移动巡检仪。该实用新型提供一种矿用本安型移动巡检仪，具有视频通讯、语音通讯和移动互联网接入功能于一体，实现视频通讯、视频监控、移动互联网接入、防爆等功能，使矿井中的旷工能够相互之间通信。该实用新型提供了一种井下矿工之间的通讯设备，对信息化矿灯没有进行搜索和管理功能。

专利申请号：201911053420.5，专利名称：一种集成有UWB通信组件的本安型信息化矿灯。该发明提供了一种集成UWB通信组件的本安型信息化矿灯，具有在定位精度、覆盖范围、功耗、通信速率、唯一性检测、抗干扰性等技术指标有了新的突破，为进一步提高煤矿安全生产及作业人员管理提供更可靠的支持。该发明提供了一种具有UWB精确定位的定位卡或者标签功能的信息化矿灯，但人机交互性差，功能单一，无法实现矿灯自诊断。

也就是说，现有UWB信息矿灯正常情况下仅与通信基站进行无线数据交互，通信接口单一，人机交互差，无法为井下人员的位置提供数据支持；现有UWB信息矿灯内部功能模块较多，矿方使用者和管理者没有对矿灯故障的判别方法。现有UWB信息矿灯也不具有基站属性，只具有定位卡属性，无法巡检、改号、发送报警。因此需要一种如何将现有UWB定位矿灯自身的数据有效直接的传输方法，从而使现有UWB定位矿灯与矿用智能手机结合，使其功能多样化，方便管理和使用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提出一种在线巡检系统，该在线巡检系统实现了人机交互，具有成本低，功耗小，扩展性好等优点。

为此，本发明还提出一种基于蓝牙传输的在线巡检方法，该巡检方法能够实现在煤矿任意场所对附近的信息化矿灯进行诊断、巡检、改号、发送报警等操作，极大方便管理人员对定位卡进行移动式管理，具有降低成本、便于管理等优点。

根据本发明第一方面实施例的在线巡检系统，其特征在于，包括信息化矿灯和移动终端，所述信息化矿灯包括定位组件和蓝牙组件，所述信息化矿灯通过所述蓝牙组件建立与所述移动终端之间的蓝牙通信连接，以便所述定位组件根据所述蓝牙通信连接与所述移动终端进行数据交互。

根据本发明实施例的在线巡检系统，通过蓝牙通信连接，实现信息化矿灯内的定位组件与移动终端进行数据交互。该在线巡检系统一方面实现了人机交互，为井下人员所在位置提供数据支持，另一方面使得信息化矿灯具有移动基站模式，可以对信息化矿灯进行故障识别。该在线巡检系统具有成本低，功耗小，扩展性好，对信息化矿灯原有功能和性能不造成影响等优点。

根据本发明一个实施例，所述蓝牙组件根据其与所述移动终端之间的连接状态和通信情况，控制所述蓝牙组件处于不同的模式，其中，所述蓝牙组件的模式包括休眠模式、广播模式和透传模式。

根据本发明一个实施例，所述休眠模式、广播模式和透传模式之间相互切换，其中，所述休眠模式能够使所述蓝牙组件处于最低功耗模式，以便所述蓝牙组件的内核和所有在运行的任务均停止，仅响应按键的GPIO电平唤醒；所述广播模式能够使所述蓝牙组件工作在从机模式，并发送广播包等待与所述移动终端进行蓝牙连接，以及连接成功后所述蓝牙组件进入所述透传模式；所述透传模式能够使所述蓝牙组件通过控制电平变化通知定位组件当前蓝牙的连接状态，以使所述定位组件工作在与移动终端数据交互的模式下。

根据本发明一个实施例，当所述休眠模式下的蓝牙组件检测到按键电平变化将退出所述休眠模式，进入所述广播模式；当所述广播模式下的蓝牙组件与所述移动终端连接超时，将进入所述休眠模式；当所述蓝牙组件处于所述透传模式时，如果所述移动终端主动断开连接或所述蓝牙组件检测到长时间无蓝牙数据通信时，所述蓝牙组件将断开蓝牙连接，退出所述透传模式，进入所述广播模式。

根据本发明一个实施例，所述在线巡检系统，还包括监控中心，所述监控中心与所述移动终端进行通信，以通过所述移动终端获取所述信息化矿灯的信息，并根据所述信息化矿灯的信息进行在线监控。

根据本发明一个实施例，所述定位组件为UWB定位组件，所述信息化矿灯通过所述UWB定位组件的定位功能、以及所述UWB定位组件与所述移动终端进行数据交互，以实现移动基站功能。

根据本发明第二面实施例的基于蓝牙传输的在线巡检方法，能够应用于上述任一项所述的在线巡检系统中，所述在线巡检方法包括以下步骤：

S1、打开移动终端中的蓝牙；

S2、通过按键打开所述信息化矿灯中的蓝牙组件，所述蓝牙组件退出休眠模式进入广播模式，所述信息化矿灯通过所述蓝牙组件向外发送广播包，准备与所述移动终端的蓝牙建立连接；

S3、所述信息化矿灯中的蓝牙组件与所述移动终端的蓝牙连接成功后，所述蓝牙组件进入透传模式，以便所述定位组件根据蓝牙通信连接与所述移动终端进行数据交互。

根据本发明一个实施例，所述休眠模式、广播模式和透传模式之间相互切换，其中，所述休眠模式能够使所述蓝牙组件处于最低功耗模式，以便所述蓝牙组件的内核和所有在运行的任务均停止，仅响应按键的GPIO电平唤醒；所述广播模式能够使所述蓝牙组件工作在从机模式，并发送广播包等待与所述移动终端进行蓝牙连接，以及连接成功后所述蓝牙组件进入所述透传模式；所述透传模式能够使所述蓝牙组件通过控制电平变化来改变蓝牙的连接状态，以便所述蓝牙组件能够实现所述定位组件与所述移动终端之间的数据交互。

根据本发明一个实施例，当所述休眠模式下的蓝牙组件检测到按键电平变化将退出所述休眠模式，进入所述广播模式；当所述广播模式下的蓝牙组件与所述移动终端连接超时，将进入所述休眠模式；当所述蓝牙组件处于所述透传模式时，如果所述移动终端主动断开连接或所述蓝牙组件检测到长时间无蓝牙数据通信时，所述蓝牙组件将断开蓝牙连接，退出所述透传模式，进入所述广播模式。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的在线巡检系统的蓝牙组件原理图；

图2是根据本发明实施例的在线巡检系统的蓝牙组件工作模式图；

图3是根据本发明实施例的基于蓝牙传输的在线巡检方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图具体描述根据本发明实施例的在线巡检系统。

根据本发明实施例的在线巡检系统，包括信息化矿灯和移动终端。

具体地，根据本发明实施例的在线巡检系统，信息化矿灯包括定位组件和蓝牙组件，信息化矿灯通过蓝牙组件建立与移动终端之间的蓝牙通信连接，以便定位组件根据蓝牙通信连接与移动终端进行数据交互。

换言之，根据本发明实施例的在线巡检系统，主要由信息化矿灯和移动终端组成，信息化矿灯内具有定位组件和蓝牙组件，信息化矿灯内的蓝牙能够与移动终端蓝牙进行连接，定位组件能够对信息化矿灯配戴者进行定位，并通过蓝牙组件将位置信息传递至移动终端。具体地，通过高低电平向定位组件主控指示蓝牙连接状态，蓝牙未连接，定位组件工作在原有功能，蓝牙连接时，定位组件通过串口收发功能数据，实现与移动终端进行数据交互。蓝牙组件具有体积小，功耗低，成本低，双向传输，数据不丢包等特点，将蓝牙组件装入信息化矿灯内，不会影响信息化矿灯原有功能。蓝牙组件主要由蓝牙芯片、按键、LED指示灯、串口和天线等组成，其中蓝牙芯片是基于64MHz、32位

内核的低功耗蓝牙系统级SOC芯片nRF52810QCAA。如图1所示为蓝牙组件原理图。

移动终端可以是智能手机、矿工专用手机等智能设备。移动终端里面设有与信息化矿灯相匹配的app软件。井下工作者可以根据信息化矿灯内的定位组件对自己进行定位，也可以进行危险区域识别，通过蓝牙将相关信息传递至移动终端app软件内，不仅方便井下工作者随时查看，还能够及时了解自己所在位置，配合app软件实现在煤矿任意场所对信息化矿灯进行诊断、巡检、改号、发送报警等操作。具体地，信息化矿灯的诊断方式包括用户的自诊断和黑匣子数据诊断。其中，使用app软件上一个诊断功能，通过文字与图像提示一步步引导信息化矿灯使用者测试矿灯照明，电量，测距等功能，实现用户的自诊断。另一方面通过移动终端app软件可以方便的读取矿灯定位组件的运行记录，实现的黑匣子功能。

进一步地，可以实现移动式管理。正常情况下，信息化矿灯定位组件都是工作在标签模式，与井下的定位基站测距通信，通过移动终端app能够将信息化矿灯定位组件切换到基站模式，充当一个移动的定位基站，即可对周围的其他信息矿灯实现巡检、改号、发送报警等管理操作。其不仅能够对信息化矿灯出现的故障进行及时诊断，还极大地方便管理人员对定位卡进行移动式管理，降低了设备成本。

由此，根据本发明实施例的在线巡检系统，通过蓝牙通信连接，实现信息化矿灯内的定位组件与移动终端进行数据交互。该在线巡检系统一方面实现了人机交互，为井下人员所在位置提供数据支持，另一方面使得信息化矿灯具有移动基站模式，可以对信息化矿灯进行故障识别。该在线巡检系统具有成本低，功耗小，扩展性好，对信息化矿灯原有功能和性能不造成影响，便于使用等优点。

根据本发明的一个实施例，蓝牙组件根据其与移动终端之间的连接状态和通信情况，控制蓝牙组件处于不同的模式，其中，蓝牙组件的模式包括休眠模式、广播模式和透传模式。也就是说，能够根据移动终端与蓝牙通信组件之间的连接状态及通信情况，使蓝牙通信组件运行在不同的工作模式。在不影响信息矿灯原有功能正常使用的情况下，使信息矿灯功能多样化，人机交互，满足多种应用场景的需求。

如图2所示，进一步地，休眠模式、广播模式和透传模式之间能够相互切换，其中，休眠模式能够使蓝牙组件处于最低功耗模式，以便蓝牙组件的内核和所有在运行的任务均停止，仅响应按键的GPIO电平唤醒。具体地，休眠模式下电流小于1uA，功耗极小，对信息矿灯的照明时长不造成任何影响。当在休眠模式下检测到按键电平变化，蓝牙组件将退出休眠模式，进入广播模式。

广播模式能够使蓝牙组件工作在从机模式，并发送广播包等待与移动终端进行蓝牙连接，以及连接成功后蓝牙组件进入透传模式。广播模式下广播间隔100ms，广播超时300s，工作平均电流在1mA左右，工作时间短，一个广播周期的功耗对信息矿灯的照明时长不会造成影响。

透传模式能够使蓝牙组件通过控制电平变化通知定位组件当前蓝牙的连接状态，以使所述定位组件工作在与移动终端数据交互的模式下。具体地，蓝牙组件通过IO的电平变化通知定位组件，来改变蓝牙的连接状态，透传模式下，蓝牙组件采用透传原理传输定位组件与移动终端之间的通信数据。当手机端主动断开或蓝牙组件检测到长时间无蓝牙数据通信时断开蓝牙连接，退出透传模式，进入广播模式。透传模式下蓝牙组件的平均工作电流在10mA左右。

在本发明的一些具体实施方式中，当休眠模式下的蓝牙组件检测到按键电平变化将退出休眠模式，进入广播模式；当广播模式下的蓝牙组件与移动终端连接超时，将进入休眠模式；当蓝牙组件处于透传模式时，如果移动终端主动断开连接或蓝牙组件检测到长时间无蓝牙数据通信时，蓝牙组件将断开蓝牙连接，退出透传模式，进入广播模式。具体地，蓝牙组件可以单独设置按键，也可以共用定位组件的按键，通过操作按键能够将处于休眠模式下的蓝牙组件唤醒以进入下一个工作模式。

根据本发明的一个实施例，在线巡检系统还包括监控中心，监控中心与移动终端进行通信，以通过移动终端获取信息化矿灯的信息，并根据信息化矿灯的信息进行在线监控。通过监控中心能够及时了解到信息化矿灯的工作状态，以及井下工作人员所处位置，发现危险能够及时处理，为井下工作人员的安全提供了保障。

可选地，定位组件为UWB定位组件，信息化矿灯通过UWB定位组件的定位功能、以及UWB定位组件与移动终端进行数据交互，以实现移动基站功能。UWB具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势。UWB精确定位覆盖范围大，单基站覆盖半径在500米以上，UWB定位组件能够对井下工作人员进行精准定位，通过蓝牙组件可以将准确的位置信息发送至移动终端，且传输速率高。信息化矿灯使用者可以准确知道自己所在位置。

总而言之，根据本发明实施例的在线巡检系统，蓝牙组件是定位组件与移动终端之间数据交互的中间纽带。通过该在线巡检系统，不仅使得信息化矿灯具有移动基站模式，还实现了人机交互，具有便于管理、降低成本、及时发现问题等优点。

下面参考附图具体描述根据本发明实施例的基于蓝牙传输的在线巡检方法。

如图3所示，根据本发明实施例的基于蓝牙传输的在线巡检方法，能够应用于上述任一项的在线巡检系统中，在线巡检方法包括以下步骤：

S1、打开移动终端中的蓝牙；

S2、通过按键打开信息化矿灯中的蓝牙组件，蓝牙组件退出休眠模式进入广播模式，信息化矿灯通过蓝牙组件向外发送广播包，准备与移动终端的蓝牙建立连接；

S3、信息化矿灯中的蓝牙组件与移动终端的蓝牙连接成功后，蓝牙组件进入透传模式，以便定位组件根据蓝牙通信连接与移动终端进行数据交互。

可选地，休眠模式、广播模式和透传模式之间相互切换，其中，休眠模式能够使蓝牙组件处于最低功耗模式，以便蓝牙组件的内核和所有在运行的任务均停止，仅响应按键的GPIO电平唤醒；广播模式能够使蓝牙组件工作在从机模式，并发送广播包等待与移动终端进行蓝牙连接，以及连接成功后蓝牙组件进入透传模式；透传模式能够使蓝牙组件通过控制电平变化来改变蓝牙的连接状态，以便蓝牙组件能够实现定位组件与移动终端之间的数据交互。

优选地，当休眠模式下的蓝牙组件检测到按键电平变化将退出休眠模式，进入广播模式；当广播模式下的蓝牙组件与移动终端连接超时，将进入休眠模式；当蓝牙组件处于透传模式时，如果移动终端主动断开连接或蓝牙组件检测到长时间无蓝牙数据通信时，蓝牙组件将断开蓝牙连接，退出透传模式，进入广播模式。

由此，根据本发明实施例的基于蓝牙传输的在线巡检方法，基于上述在线巡检系统而实现的在线巡检方法，因此具有该在线巡检系统的所有特性。即该基于蓝牙传输的在线巡检方法能够实现在煤矿任意场所对附近的信息化矿灯进行诊断、巡检、改号、发送报警等操作，极大方便管理人员对定位卡进行移动式管理，具有降低成本、便于管理等优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种在线巡检系统，其特征在于，包括信息化矿灯和移动终端，所述信息化矿灯包括定位组件和蓝牙组件，所述信息化矿灯通过所述蓝牙组件建立与所述移动终端之间的蓝牙通信连接，以便所述定位组件根据所述蓝牙通信连接与所述移动终端进行数据交互。

2.根据权利要求1所述的在线巡检系统，其特征在于，所述蓝牙组件根据其与所述移动终端之间的连接状态和通信情况，控制所述蓝牙组件处于不同的模式，其中，所述蓝牙组件的模式包括休眠模式、广播模式和透传模式。

3.根据权利要求2所述的在线巡检系统，其特征在于，所述休眠模式、广播模式和透传模式之间相互切换，其中，

所述休眠模式能够使所述蓝牙组件处于最低功耗模式，以便所述蓝牙组件的内核和所有在运行的任务均停止，仅响应按键的GPIO电平唤醒；

所述广播模式能够使所述蓝牙组件工作在从机模式，并发送广播包等待与所述移动终端进行蓝牙连接，以及连接成功后所述蓝牙组件进入所述透传模式；

所述透传模式能够使所述蓝牙组件通过控制电平变化通知定位组件当前蓝牙的连接状态，以使所述定位组件工作在与移动终端数据交互的模式下。

4.根据权利要求3所述的在线巡检系统，其特征在于，

当所述休眠模式下的蓝牙组件检测到按键电平变化将退出所述休眠模式，进入所述广播模式；

当所述广播模式下的蓝牙组件与所述移动终端连接超时，将进入所述休眠模式；

当所述蓝牙组件处于所述透传模式时，如果所述移动终端主动断开连接或所述蓝牙组件检测到长时间无蓝牙数据通信时，所述蓝牙组件将断开蓝牙连接，退出所述透传模式，进入所述广播模式。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的在线巡检系统，其特征在于，还包括监控中心，所述监控中心与所述移动终端进行通信，以通过所述移动终端获取所述信息化矿灯的信息，并根据所述信息化矿灯的信息进行在线监控。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的在线巡检系统，其特征在于，所述定位组件为UWB定位组件，所述信息化矿灯通过所述UWB定位组件的定位功能、以及所述UWB定位组件与所述移动终端进行数据交互，以实现移动基站功能。

7.一种基于蓝牙传输的在线巡检方法，其特征在于，应用于根据权利要求1-6中任一项所述的在线巡检系统中，所述在线巡检方法包括以下步骤：

S1、打开移动终端中的蓝牙；

S2、通过按键打开所述信息化矿灯中的蓝牙组件，所述蓝牙组件退出休眠模式进入广播模式，所述信息化矿灯通过所述蓝牙组件向外发送广播包，准备与所述移动终端的蓝牙建立连接；

S3、所述信息化矿灯中的蓝牙组件与所述移动终端的蓝牙连接成功后，所述蓝牙组件进入透传模式，以便所述定位组件根据蓝牙通信连接与所述移动终端进行数据交互。

8.根据权利要求7的所述方法，其特征在于，所述休眠模式、广播模式和透传模式之间相互切换，其中，

所述休眠模式能够使所述蓝牙组件处于最低功耗模式，以便所述蓝牙组件的内核和所有在运行的任务均停止，仅响应按键的GPIO电平唤醒；

所述广播模式能够使所述蓝牙组件工作在从机模式，并发送广播包等待与所述移动终端进行蓝牙连接，以及连接成功后所述蓝牙组件进入所述透传模式；

所述透传模式能够使所述蓝牙组件通过控制电平变化来改变蓝牙的连接状态，以便所述蓝牙组件能够实现所述定位组件与所述移动终端之间的数据交互。

9.根据权利要求8的所述方法，其特征在于，

当所述休眠模式下的蓝牙组件检测到按键电平变化将退出所述休眠模式，进入所述广播模式；

当所述广播模式下的蓝牙组件与所述移动终端连接超时，将进入所述休眠模式；

当所述蓝牙组件处于所述透传模式时，如果所述移动终端主动断开连接或所述蓝牙组件检测到长时间无蓝牙数据通信时，所述蓝牙组件将断开蓝牙连接，退出所述透传模式，进入所述广播模式。

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